科学家发现：太阳系最大风暴竟在悄然“舞动”
科学家发现：太阳系最大风暴竟在悄然“舞动”
近日，来自哈勃太空望远镜的新一轮观测数据，为我们揭示了木星上那已有190年历史的巨大风暴——大红斑，正以一种出乎意料的方式在移动和变化。这场风暴宛如一块巨大的明胶，在木星的大气中轻轻摆动，又似一个被不断挤压的压力球，形态万千，变幻莫测。
据天文学家们的详细阐述，哈勃望远镜从12月至次年的3月，耗时90多天进行了这次意外的观测。结果显示，大红斑（GRS）并不像人们传统认知中的那样稳定不变。这个在木星大气中旋转的反气旋，即大型风环流，围绕着木星南部中纬度云带的高压中心区域，展现出了一种令人惊异的动态特性。
大红斑，这个太阳系中最为庞大的风暴，其规模之大，足以将地球整个容纳其中。尽管长久以来，风暴通常被视为不稳定的存在，但大红斑却已经稳健地存在了近两个世纪。然而，此次观测到的变化似乎与它的运动和庞大体积息息相关。
通过延时图像，我们可以清晰地看到，这个巨大的漩涡如同一块柔软的明胶，在不断地“晃动”，并随着时间的推移而膨胀或收缩。这种变化模式，对于科学家们来说，无疑是一个全新的发现。
在《行星科学杂志》上发表的一篇分析中，研究人员详细描述了这一观测结果。该分析同时也在美国天文学会行星科学分会第56届年会上进行了展示。文章的主要作者、来自马里兰州格林贝尔特市美国宇航局戈达德太空飞行中心的行星科学家艾米·西蒙表示：“虽然我们知道大红斑在经度上的运动略有不同，但我们从未预料到它的大小也会发生振荡。据我们所知，这种变化此前从未被发现过。”
西蒙进一步强调：“这确实是我们第一次捕捉到GRS的正确成像节奏。借助哈勃望远镜的高分辨率，我们可以肯定地说，GRS在移动得更快和更慢的同时，也在不断地挤压和扩展。这一发现太令人惊讶了。”
作为太阳系中的一个标志性特征，大红斑的深红色已经吸引了天文学家们至少150年的关注。这些观察时常会带来令人意想不到的惊喜，比如此次发现的风暴椭圆形可以改变尺寸，有时看起来更瘦削，有时则更圆润。
跟踪风暴的变化可以帮助科学家更好地了解木星大气中发生的过程。
为了更深入地了解大红斑，一个单独的天文学家团队还利用詹姆斯韦伯太空望远镜窥探了风暴的中心，捕捉到了红外光下的新细节。而哈勃望远镜的观测则是在可见光和紫外线下进行的。这些观测结果共同揭示了大红斑中心的低温环境，这会导致氨和水在漩涡内凝结并形成厚厚的云层。此外，研究小组还在风暴中检测到了气体磷化氢的存在，它可能在产生那些使大红斑如此标志性的神秘红色方面发挥着重要作用。
美国宇航局的科学家每年都会通过西蒙领导的外行星大气遗产（OPAL）计划，利用哈勃望远镜敏锐的眼睛来追踪风暴的行为。然而，这次新的观测结果是通过一个专门研究大红斑的项目单独获得的。该项目通过连续几个月的详细观测，而不是单一的年度快照，来更深入地研究大红斑的变化情况。
英国莱斯特大学行星科学教授利·弗莱彻表示：“对于未经训练的人来说，木星的条纹云和著名的红色风暴可能看起来是静态的、稳定的，并且已经存在了很多年。但仔细观察就会发现，它们其实具有令人难以置信的可变性。这些混乱的天气模式与我们地球上的任何东西一样复杂。多年来，行星科学家一直在努力寻找这种变化的模式，以了解支撑这个复杂系统的物理学原理。”
通过这一计划对太阳系中最大风暴的观测所收集的见解，有助于科学家更好地了解围绕其他恒星运行的系外行星的天气情况。这些知识可以拓宽他们对气象过程的理解，超越我们在地球上所经历的气象过程。
西蒙的团队利用哈勃望远镜的高分辨率图像，详细观察了大红斑的大小、形状和颜色变化。西蒙表示：“当我们仔细观察时，我们发现很多事情每天都在变化。”这些变化包括当大红斑在振荡时达到最大尺寸时，风暴的核心会变得更亮。
加州大学伯克利分校的行星科学家迈克·黄补充道：“随着大红斑的加速和减速，它正在推动其北部和南部的风急流。这类似于一个三明治，当中间的馅料过多时，面包片会被迫鼓起来。”黄还指出，在海王星上，黑点可以在地球上漂移，因为没有强大的急流将它们固定在原地。而大红斑则被困在木星南纬度的急流之间。
哈勃望远镜的图像使科学家能够在一个完整的振荡周期内测量大红斑的大小、形状、亮度和颜色。
天文学家们已经注意到，自从十年前OPAL计划开始以来，大红斑正在逐渐缩小。他们预测，大红斑将继续缩小，直到达到一个更稳定、不那么拉长的形状，这可能会减少其摆动幅度。西蒙表示：“现在，相对于风场，大红斑正在过度填充其纬度带。一旦它缩小到那个带内，风就会真正将其固定在原地。”
弗莱彻认为，哈勃的新研究填补了关于大红斑的更多认知空白。他表示，尽管风暴正在缩小，但加速和减速的模式似乎并没有改变。尽管科学家们已经知道风暴的西漂移具有无法解释的90天振荡现象。“通过几个月的观察GRS，哈勃表明反气旋本身正在随着这种振荡而改变其形状。”弗莱彻说，“形状变化很重要，因为它可能会影响涡旋边缘与其他经过的风暴的相互作用。除了华丽的哈勃图像外，这项研究还展示了长期观察大气系统的强大力量。你需要这种持续的监测来发现这些模式。很明显，你观察的时间越长，你在混乱的天气中看到的结构就越多。”
本文原文来自腾讯新闻